新課標下高中物理概念教學的實踐與探索

新課標下高中物理概念教學的實踐與探索

高中物理難學，多半是因為物理概念難學，是因為物理概念五花八門。而物理學不可沒有物理概念，學物理更不能不學物理概念。物理教學問題，本身就是物理概念教學和物理規(guī)律教學的問題。實施高中物理新課程標準，落實新課程“過程與方法”目標，探索符合新課程標準理念的物理概念教學思想、方法和途徑，是物理教學面臨的新課題。一、新課標對高中物理概念教學的理念高中物理新課程標準在“過程與方法”這一課程具體目標中提出“通過物理概念和規(guī)律的學習過程，了解物理學的研究方法，認識物理實驗、物理模型和數學工具在物理學發(fā)展過程中的作用”。一句話，高中物理新課程標準要把物理教學從過去的只注重教給學生物理概念和物理規(guī)律的結論，轉變?yōu)槲锢斫虒W在教給學生物理概念和物理規(guī)律的“知識和技能”的同時讓學生更多地體驗物理概念和物理規(guī)律創(chuàng)建的“過程與方法”。新課程教材作為新課程標準的體現，也充分體現了物理概念教學的新理念。如矢量概念教學。人教版高中物理新教材首先在《物理》①（必修）的第一章《運動的描述》第二節(jié)《時間與位移》中，教材結合位移的方向性是描述位置變化的需要引入的過程與方法，指出“在物理學中，像位移這樣的物理量叫做矢量(vector)，它既有大小又有方向；而像溫度、質量這些只有大小，沒有方向的物理量，叫做標量(scalsr)?！蓖瑫r還指出“矢量相加與標量相加遵從不同的法則”。使學生建立矢量的初步概念。然后在第三章《相互作用》中的第四節(jié)《力的合成》和第五節(jié)《力的分解》后，再進一步提出矢量的完整概念：“既有大小又有方向，相加時遵從平行四邊形定則（或三角形定則）的物理量叫做矢量(vector)。只有大小，沒有方向，求和時按照算術法則相加的物理量叫做標量(scalar)?！毙陆滩南韧ㄟ^位移概念的引入，讓學生建立矢量的初步概念，再結合力的合成與分解遵從平行四邊形定則這一特征，通過歸納和總結，提出科學完整的矢量概念。比較人教版全日制普通高級中學教科書（必修）《物理》第一冊中結合力的合成提出“力既有大小，又有方向，力的合成要遵守平行四邊形定則。在物理學中，像這樣的量叫矢量?！毙陆滩倪@種結合具體的不同的物理量的描述與研究過程，從建立初步概念到歸納出共同性質特征建立完整的科學概念這一“知識與技能”目標，通過讓學生分步、分階段、循序漸進式建立并掌握科學完整的矢量概念的過程的“過程與方法”目標，使學生在“過程與方法”中體驗矢量概念的建立過程和本身的“科學”與“恰當”。所有的這些，都體現了新課標、新教材對物理概念教學的新理念。二、高中物理概念教學的實踐與探究由于目前初中教育課程的設置，使得大多數高中生到進入高中以后才算真正意義上開始學習物理，這從一方面提高了物理概念教學中的難度，而另一方面由于物理概念的抽象性、多樣性、復雜性也使得更難教更難學。因此，物理教師在端正教學思想的基礎上，針對不同的物理概念根據新課程理念探究或運用不同教學方法，才是解決物理概念教學問題的核心。筆者結合高中物理新課程理念，對物理概念教學進行探索與探究。1.充分運用新課程教材的教學資源有的物理概念其教學思想和方法在新教材中已經有了充分體現，需要教師認真鉆研教材，充分利用教材資源進行物理概念教學。如上述矢量概念的教學思想和教學方法在新教材中就有了充分的體現。教師在教學中應充分利用教材中體現對相關概念提出的“過程與方法”，重視“階段性概念”與完整的科學概念之間的過渡過程，讓學生盡可能地體驗物理概念的建立、完善和完成的過程或“準過程”與方法，加深對物理學概念的真正理解。2.把“前概念”轉變?yōu)榭茖W的概念物理學與人類生活和生產的密切聯(lián)系，這就決定了一個人的生活和生產的經驗對學習科學的物理概念的影響是很大的。因此有許多物理概念，在高中學生學習它們前，就有了相關的知識和經驗——“前概念”。這些“前概念”往往有用、與經驗相符，或者可能是自己的一種“發(fā)現”，有深厚的感情基礎，但可能是片面的、不完整的，甚至是錯誤的。針對“前概念”現象，在物理概念教學中，教師首先應根據具體的物理概念，了解或者設法去發(fā)現學生中可能存在的相關的各種“前概念”。然后從物理學研究問題的需要，針對學生中的“前概念”，引導學生思考與討論，讓學生自己發(fā)現已有的經驗的不足甚至錯誤，激發(fā)對“前概念”的矛盾或不滿情緒，使學生自覺地產生對“前概念”修正、完善甚至放棄的要求，并進一步轉變?yōu)橹鲃訉W習科學的物理概念需求。如筆者在位移概念的教學中。針對學生在學習位移概念前，不但已經有了用距離和路程來描述物體位置移動的經驗，而且根深蒂固的事實。首先提出在研究物體運動的過程中，需要描述物體從A位置到B位置的移動問題，并讓學生充分發(fā)表各種他們已知或熟悉的描述方法——“距離”和“路程”，討論這些方法對正確描述位置移動存在的不足。從而引導學生產生用“距離”和“路程”都已經無法科學完整表達位置移動這一新問題的矛盾沖突。再在學生討論的基礎上，總結出描述物體位置移動應該包括“表示末位置相對于初位置的距離和方向”這樣兩個要素，然后引出用同時可以表示物體從初位置到末位置的位置移動距離和方向兩個要素的“有向線段”——位移概念，實現使學生從“路程概念”到科學的位移概念之間的自然轉變。不但讓學生在位移概念的學習過程中與自己已有知識結構保持有效聯(lián)系，使對位移概念的理解更加深刻透徹，掌握更加牢固，而且知道路程與位移兩概念之功能不同。又如在速度概念教學中，筆者根據學生在高中物理學習速度概念前，與科學的速度概念最有沖突的是在小學、初中的《數學（應用題）》《科學》教學中不斷強化的“速度等于路程與所用時間之比”。筆者首先是強調運動有方向性，描述運動最基本情況——位置移動的位移也有方向性，方向性是運動的最基本性質之一。接著是啟發(fā)學生思考兩個問題：①以前的“速度等于路程與所用時間之比”這一個“速度”有沒有反映運動的方向性？②用一個怎么樣的物理量來描述運動狀態(tài)，既能表示運動快慢，又能表示運動方向？并在稍稍討論后再讓學生進一步思考：③對解決問題②，從位移概念和以前的“速度”概念中你能得到了什么啟發(fā)？再經過師生之間的討論，引出用“位移與所用時間之比”“再定義”一個科學的速度概念。最后在學習討論了平均速度、瞬時速度、瞬時速率等概念后，指出以前的“速度等于路程與所用時間之比”的“速度”，只表示物體的運動快慢，正確地說是具有“速率”的意義。由于力學與人類活動關系最密切、最直接，學生的“前概念”也最豐富，而且嚴格地講高一學生是初學物理，物理概念學習難度也最大。物理教師在物理概念教學中，充分挖掘學生已有的一些“前概念”，進行科學、合理地利用或者轉變，從而學習科學的新概念。這種利用“前概念”進行概念轉變教學的過程與方法，實質上也是科學的物理概念建立過程在學生學習過程中的再演，讓學生在體驗中建立起對科學的物理概念的信賴，并學習接受之。3.結合學生的知識基礎運用教學方法有的物理概念非常抽象，不易理解。在教學中，教師結合學生的知識基礎，靈活運用教學方法的教學也是非常有效的。如力的概念——物體與物體之間的相互作用，很簡單可又十分抽象。筆者根據新教材改傳統(tǒng)標題《力》為《相互作用》教學思想，結合學生的語文知識基礎，探究通過具體的相互作用實例的語法結構分析，來幫助概括、總結并理解力的概念教學。在教學中，首先教師舉出推土機推土、馬拉車的力作用實例，然后發(fā)動學生舉出像書壓桌面、人擠人、手提包、腳踢球、手托書、磁迭吸引鐵塊、正電荷排斥正電荷等等。再組織學生對這些力作用實例進行語法結構分析，從主謂賓句形分析討論上述例子中充當謂語的行為作用動詞推、拉、壓、擠、提、踢、托、吸引、排斥等，通過分析概括將這些具體的各種行為作用抽象為“作用”——即力，而句子中充當主語推土機、馬、書、人、手、腳、手、磁鐵、正電荷等是這些具體作用的發(fā)出者或施加者——即施力物體，而充當賓語土、車、桌面、人、包、球、書、鐵塊、正電荷是上述具體作用的接受者——受力物體。這樣可以讓學生有效地建立起“力是物體對物體的作用”這一抽象概念與具體的力作用現象聯(lián)系，真正理解施力物體、受力物體、作用的意義。最后仍通過實例說明力作用的相互性。教學中，靈活運用學生已有知識學習物理概念的方法，有效地縮短了學生與物理概念間的心理距離，激發(fā)學生學習物理的興趣，對物理教學有不可估量的作用。4.合理運用類比方法有的物理概念教學可以運用概念類比的方法。如加速度概念教學時，筆者把加速度與速度類比通過類比可以讓學生自然快速建立起加速度的初步概念，而且學生容易接受，掌握得也比較牢固。5.從物理情景中去感悟物理概念有的物理概念，其實很熟悉，但很難確切地下定義。這些物理概念的教學也可以利用物理情景，直接讓學生通過物理情景感悟物理概念。如能量概念的教學。人教版高中物理新教材，能量概念首次出現在《物理》②（必修）第五章《機械能及其守恒定律》的第一節(jié)《追尋守恒量》中。筆者根據教材內容，在課堂內組織學生集體閱讀課文的基礎上，教師又有重點地選讀教材中有關伽利略實驗的幾段話，如“看起來，小球好像‘記得’自己起始的高度。然而，‘記得’并不是物理學的語言。在物理學中，我們把這一事實說成是‘有某一量是守恒的’，并且把這個量叫做能量(energy)或能”?！叭绻諝庾枇湍Σ亮π〉娇梢院雎?，小球必將準確地終止于同它開始點相同的高度，決不會更高一點，也決不會更低一點。這說明某種‘東西’在小球運動過程中是不變的，這個‘東西’就是能量?！钡鹊?。之后，再讓學生去輕聲細讀這幾段課文，并邊讀邊從這些情景中去感悟“能量”這一概念。三、高中物理概念教學的三點思考思考之一：高中物理新課程標準的實施，旨在進一步提高學生的科學素養(yǎng)。這對物理教學提出了新的要求和新的標準。成功的物理概念教學既符合“知識與技能”教學目標，又符合“過程與方法”教學目標，還有利于激發(fā)和培養(yǎng)學習物理的興趣。因此，加強物理概念教學及其教學的研究，勢在必行。思考之二：物理概念難學，關鍵是難教。只有物理教師老老實實地學習新課程標準，學習新的教學理論，并在教學實踐中，從學生